第四章人机接口电路_智能仪表原理与设计

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LED显示字符与PB口中代码的对应关系
显示字符 g 0 1 f 0 PB口中的代码（驱动器反相时） e 0 d 0 c 0 b 0 a 0 十六进制吗 40
1
2 3 4
1
0 0 0
1
1 1 0
1
0 1 1
1
0 0 1
0
1 0 0
0
0 0 0
1
0 0 1
79
24 30 19
5
6 7 8
0
0 1 0
LCD分类：
•段码式LCD： 段码型液晶显示模块 结构简单，主要 用于显示数字、西文字符、某些专用 符号、固定图形等。具体用途有：各 种数字仪表，计时器，计数器等
7段LCD电极配臵和驱动电路
字符点阵液晶显示模块 点阵式LCD： 图形点阵液晶显示模块
点阵式LCD： 字符点阵液晶显示模块 本身具有字符发生 器，显示容量大功能丰富，价格适中；主要 用于显示西文、数字、字母。具体用途有： 多功能的仪器仪表及功能显示。 图形点阵液晶显示模块 的特点是像素连续 排列，可以编辑显示连续、完整的图形、汉 字；其显示信息量大，适应性强。被广泛的 应用于手机、BP机、PDA及各种信息电话上
扫描方式：采用列扫描法识别按键 在判定有键按下后逐列（或逐行）臵低电平，同时读 入行（或列）的状态，如果行（或列）的状态出现非 全1状态，这时0状态的行、列交点的键就是所按下的 键。特点是逐列（或逐行）扫描查询。这时相应行(或 列）应有上拉电阻接高电平。
扫描方式：采用行扫描法识别按键
一般先用全“0”(也可用全“1”)测试是否有键按下，如上图 (a)所示。 如果有，才在各输出线上依次送“0”，这可减少在没有按键时的扫 描时间，图中假设K9键闭合，其余断开，程序在判断有键按下后， 再逐行扫描，如图 (b)，以确定所按下的键号。
点阵字符LCD显示器 与单片机的接口
P3.3 P3.4 P3.5 8XC51 P1.7 RS R/W
E DB7 ~ DB0
LCD (DMC202)
P1.0
RS端选择指令或数据寄存器，通过送入不同指令和数 据可对显示方式、内容作出选择。
DB7~0输入标准字符码或自编字符码。
4.2 键盘接口部分 主要研究内容：
LCD特点
•低压、微功耗；
•被动型显示，更适合人眼；
•无辐射； •无污染
；
；
•平板型结构； •易于彩色化
•TFT-LCD具有背光源，亮度提高
DMC202点阵式LCD作显示单元,液晶板上排列着两行5X7点 阵的字符显示位,每行可显示12位,内存18.多种字符包括 英文大小写字母,数字和书写符号等,用户还可自定义8个 5X7点阵的字符. DMC202有11条指令,可以编程控制LCD的字符显示.其八位 数据线,三位控制线与微处理器相连.
；延时1ms子程序
4.1.3 LCD显示器
LCD基本结构
LCD基本结构
4.1.3 LCD显示器
LCD工作原理
根据液晶的 扭曲-向列 效应原理制成
当液晶层不施加任何电压降 时，液晶是在它的初始状态， 会把入射光的方向扭转90度， 因此让背光源的入射光能够 通过整个结构
当液晶层施以某一电压差， 液晶会改变它的初始状态， 使液晶的排列方向不扭转， 而不改变光的极化方向，因 此经过液晶的光会被第二层 偏极片吸收而整个结构呈现 不透光的状态。
+5v P1.0 P1.1
行列式按键
设臵在行列式交点上，行 列线分别连接到按键开关的两 端。当行线通过上拉电阻接+5 伏时，被钳位在高电平状态。
C0 C1 R0 R1 键盘 I/O接口 0 1
+5v
P1.7
独立式键盘电路
行列式键盘电路
键码识别方法有编码式键和非编码式两种:
编码式：
自动提供被按键的键码
LED显示数字前，需进行译码，将二、十进制 数译成相应段码。
•硬件译码：
采用能输出7段码的译码驱动集成电路。 实时性好，显示位多时，硬件电路太过 复杂，耗电量高。 预先在内存中存储一张段码表，通过查 表方式获取相应段码。智能仪表一般采 用此种译码方式
•软件译码：
LED显示器 与单片机的接口
P0.0
•LCD驱动回路及波形
C
（a）驱动回路；（b）真值表；（c）驱动波形
图中LCD表示某个液晶显示字段，其显示控制电极和公共电极分别 与异或门的C端和A端相连。当异或门的B端为低电平时，此字段上 两个电极的电压相位相同，两电极的相对电压为零，该字段不显示； 当异或门的B端为高电平时，此字段上两个电极的电压相位相反，
4.1.1 LED显示器
工作方式：
•静态显示 是指当显示器显示某一字符时, 相应的发光二极管恒定地通以电 流;输出口可直接驱动。但每显示 一位需一个8位输出口，适合显 示位数少时。 是指用扫描的方法轮流点亮各位 显示器,需要较大的驱动电流，需 接驱动电路
•动态显示
4.1.1 LED显示器
译码方式
4.2.1 键盘处理任务 4.2.2 键盘结构和类型 4.2.3 抖动与串键 4.2.4 键盘结构 4.2.5 非编码式键盘接口电路 4.2.6 编码式键盘接口电路
4.2.1 键盘处理任务
键输入 键译码 键处理
4.2.1 键盘处理任务 键输入 检查键盘是否有键被按下，消除按键抖 动。确定被按键的键号，并获取键号。 硬件电路消除抖动或软件消除抖动。
抖动示意图
键抖动的解决办法：
可使用硬件或软件方法。硬件用 R-S触发器或RC滤 波器，软件用延时的方法。
+5v
有按键信号？ Y
＆
N
开关
+5v
＆
I/O 接 口
延时等待10ms 单 片 机 仍有按键信号？ N Y 键盘处理
消除抖动电路 按键释放？ Y N
4.2.3 抖动与串键 串键 串键是数键同时按下，接收可能出错的 的情况。
PA、PB为输出方式 ；指向显示缓冲区起始单元 ；字位码初值→R3 ；取字位码 ；指向字位口 (PA口) ；输出字位码，显示其中1位 ；指向字段口(PB口) ；取一个显示数据 ；查表偏移量 ；取出字形码 ；输出字形码至PB口 ；延时1ms ；指向显缓区下一单元 ；修改字位码 ；显示完毕 ；显示下一位 ；全部扫描一遍，结束 ；字形表
常用的按键类型有： •机械触点式按键
•导电橡胶式按键
•柔性按键(轻触键盘)
•旋钮键
4.2.2 键盘结构和类型
机械触点式：
利用金属的弹性使按键复位。
特点：手感明显，接触可靠。
4.2.2 键盘结构和类型
导电橡胶式：
利用橡胶的弹性使按键复位。
特点：把所有的按键压制成一块，体积小， 装配方便。
4.2.2 键盘结构和类型
非编码式键盘与单片机的接口电路
o +5V
P0.0
~0.7 ALE
AD0 ~AD7 ALE PA口
驱 动 器
3 2 1 0
P2.7 P2.0
WR RD 8031
CE IO/M
WR
RD PC口 8155
非编码式键盘与单片机的接口电路
8031的判键号程序：
KEY： MOV DPTR, #7F00H MOV A, #03H MOVX @DPTR, A MOV R4, #00H MOV R2, #01H KEY1： MOV DPTR, #7F01H MOV A, R2 MOVX @DPTR, A INC DPTR INC DPTR MOVX A, @DPTR JB ACC.0, KEY2 MOV A, #00H AJMP KEY5 JB KEY2： ACC.1, KEY3 MOV A, #01H KEY3:
非编码式：是靠软件来完成按键识别的。
4.2.5 非编码式键盘接口电路 工作原理： 列扫描：键盘中有无按键按下是由列线送入全 扫描字、行线读入行线状态来判断的。键盘中哪 一个键按下可由列线逐列臵低电平后，检查行输 入状态来判断。 行扫描：每次在键盘的一行发出扫描信号，同时 检查列线输入信号。若发现某列输入信号与扫描 信号一致，则位于该列和扫描行交点的键被按下。
柔性按键(轻触键盘）：
新型按键。分凸球形和平面形。
特点：可按照实际仪表设计的要求来设计，在仪 表键盘中应用广泛。
4.2.3 抖动与串键 抖动 抖动的概念： 从键按下到接触稳定或键松开时都要经过数毫 秒的抖动。可能会引起一次按键多次读数的问题。
“1” “0” 抖动时间 ＜10ms 开关动作时间 ＞100ms ＜10ms
~0.7 ALE AD0 PB口 ~AD7 ALE
驱 动 器
LED6 LED1
P2.7 P2.0
WR RD 8031
CE IO/M
WR
RD
PA口
8155
驱 动 器 反 相
要显示的6位数据分别存放在单片机的RAM单元7AH～7FH中， 作为显示缓冲单元，由8155的PB口输出。PA输出扫描信号， 通过反相驱动器去逐个点亮各位LED，8155I/O口的地址为 7F00H～7F05H。
4.1.0 显示器概述 4.1.1 LED显示器
4.1.2 点阵式LED显示器（自学）
4.1.3 LCD显示器
4.1 显示器接口部分
4.1.0：显示器概述 显示器的种类：
•发光二极管显示器LED •液晶显示器LCD
•等离子显示器(PDP)
4.1 显示器接口部分 显示器的性能：
LED: 价低，工作电压低，响应速度快，寿命长。 LCD：低电压微功耗，但光线暗，视角小，屏幕 越大成本越高，适用于小屏幕。寿命短 PDP：气体放电发光，响应速度快，光强好，视角 大，价格高，适用于大屏幕。寿命长
4.2.1 键盘处理任务
键译码 键号为键盘位臵码，根据键号查表得出被 按键的键值。 键值：数字键、字符键及功能键等。